[發明專利]一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構

無效

• 申請號: 201210007227.X
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102541088A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 黃瑞寧;樓云江;楊瑞鵬
• 申請（專利權）人: 樓云江;黃瑞寧
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發明涉及采用跟蹤單元利用太陽能，尤其涉及采用跟蹤單元利用太陽能中的一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構。

背景技術

太陽自動跟蹤系統能增加光伏模塊接收的太陽能，提高日用功率和年輸出功率，但比固定式系統成本高，且更復雜。太陽跟蹤系統存在產品系統可靠性不能滿足要求、跟蹤誤差大、成本過高等問題，如何設計一種性價比及發電增益高的太陽跟蹤系統，既提高發電量，又降低投資成本成為亟待解決的問題。現有的太陽能跟蹤系統主要有單軸系統、雙軸機械跟蹤定位系統，具體如下：

(1)單軸跟蹤

單軸跟蹤一般采用：①傾斜布置東西跟蹤；②焦線南北水平布置，東西跟蹤；③焦線東西水平布置，南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉動的南北向或東兩向跟蹤，工作原理基本相似。第①種跟蹤方式的原理為跟蹤裝置的轉軸南北布置，且傾斜一當地的地理緯度角，東西方向跟蹤太陽，一年之中春分、秋分兩天，太陽光線與電池板垂直，而在其余時間太陽光線入射角在-23.5°和+23.5°之間；第②種跟蹤方式的原理為跟蹤系統的轉軸南北方向布置，根據事先計算的太陽時角的變化，太陽能電池板繞轉軸作勻速轉動跟蹤太陽。采用這種跟蹤方式，一年之中太陽光線都是斜射，僅在每天正午時刻電池板太陽光入射角最小，此時光伏電池輸出最大；第③種跟蹤方式是轉軸東西水平布置，根據事先計算的太陽赤緯角的變化自動調整電池板繞轉軸作俯仰轉動跟蹤太陽，或者根據一年四季的變化手動調整轉軸的位置跟蹤太陽。理論分析，3種單軸跟蹤之中，第①種方式最優，第③種方式最差。雖然單軸跟蹤結構簡單，但是由于入射光線不能始終與豐光軸平行，收集太陽能的效果并不理想。

(2)雙軸跟蹤

如果能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽就可以獲得最多的太陽能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據這樣的要求而設計的。雙軸跟蹤又可以分為兩種方式：極軸式全跟蹤和高度角方位角式全跟蹤。

極軸式全跟蹤。其跟蹤裝置的一軸指向天球北極，即與地球自轉軸相平行，故稱為極軸；另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。工作時電池板繞極軸運轉，其轉速的設定與地球自轉角速度大小相同方向相反用以跟蹤太陽的時角變化；電池板繞赤緯軸作俯仰轉動是為了跟蹤赤緯角的變化。這種跟蹤方式并不復雜，但在結構上電池板的重量不通過極軸軸線，極軸支承裝置的設計比較困難。

高度角-方位角式太陽跟蹤。高度角和方位角式太陽跟蹤方法又稱為地平坐標系雙軸跟蹤，電池板的方位軸垂直于地平面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。工作時電池板根據太陽的位置變化繞方位軸轉動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運動改變電池板的傾斜角，從而使電池板的法線始終與太陽光線平行。這種跟蹤系統的特點是跟蹤精度高，而且集熱器的重量保持在垂直軸所在的平面內，支承結構的設計比較容易。

現有的二軸太陽跟蹤機構基本上有兩類，一類是方位角/俯仰角式的，另一類是極軸式的。由于極軸式的太陽跟蹤機構承重不平衡，不適于在大型跟蹤系統中應用。方位角俯仰角式的跟蹤機構原理簡單，需要兩軸的驅動，制造成本高。有文獻提出用三軸的并聯球面機構作為跟蹤機構，這種機構結構復雜，而且需要三軸驅動，制造成本更高。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構。

本發明提供了一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，包括支架、太陽能組件安裝板、凸輪、電機、第一旋轉軸和單向聯軸器，其中，所述電機設置在所述支架上，所述電機通過所述單向聯軸器與所述凸輪連接，所述電機與所述第一旋轉軸連接，所述太陽能組件安裝板的一端與所述第一旋轉軸鉸接，另一端與所述凸輪相接觸抵接，所述電機通過所述第一旋轉軸與所述太陽能組件安裝板連接并驅動所述太陽能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉。

作為本發明的進一步改進，所述太陽能組件安裝板與所述第一旋轉軸的鉸接形成的鉸接旋轉軸與所述凸輪相平行。

作為本發明的進一步改進，所述電機連接有第一齒輪，所述第一旋轉軸連接有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪相嚙合。

作為本發明的進一步改進，所述電機通過電機輸出軸與所述第一齒輪連接。

作為本發明的進一步改進，所述第二齒輪與所述單向聯軸器連接。

作為本發明的進一步改進，所述第二齒輪通過傳動軸與所述單向聯軸器連接。

作為本發明的進一步改進，所述單向聯軸器與所述凸輪之間連接有減速器。

作為本發明的進一步改進，所述減速器通過減速器輸出軸與所述凸輪連接。